【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種改性錳酸鋰材料，具體涉及一種包覆改性錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、錳系鋰離子電池正極材料有層狀limno2和尖晶石型limn2o4，其尖晶石型是研究的熱點，尖晶石limn2o4是具有fd3m空間群的立方晶系，其中氧原子面心立方密堆積(ccp)，鋰在ccp堆積的四面體位置(8a)，錳離子處于16晶格(16d)，其中四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c共面而構(gòu)成互通的三維離子通道，這種三維通道結(jié)構(gòu)，相比較層間結(jié)構(gòu)化合物，更有利于鋰離子在材料中的自由脫出和嵌入，增大了鋰離子在材料中的擴散系數(shù)，從而能有效的提高材料的電化學(xué)比容量。現(xiàn)階段的錳酸鋰還存在諸多問題，充放電過程中存在易發(fā)生jahn-teller效應(yīng)、錳的溶解和電解液分解等問題，導(dǎo)致了錳酸鋰循環(huán)性能持續(xù)惡化，尤其是高溫性能上的缺陷，限制了其廣泛應(yīng)用。
2、因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對目前存在的錳酸鋰電極材料高溫循環(huán)性能差的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種包覆改性錳酸鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。本專利技術(shù)通過將錳源、鋰源、氫氧化物先低溫共融，改變粒徑分布，后摻雜燒結(jié)，改善晶體形貌，最后與金屬氧化物包覆燒結(jié)得到成品，有效改善晶體結(jié)構(gòu)，具有良好的循環(huán)性能和高溫性能。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供一種包覆改性錳酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1
5、(2)混勻后，進行燒結(jié)，冷卻，過篩，得前驅(qū)體；
6、(3)將前驅(qū)體與含摻雜元素化合物混合均勻，備用；
7、(4)混勻后，進行燒結(jié)，降溫，破碎，過篩，得改性后錳酸鋰；
8、(5)將改性后錳酸鋰與金屬氧化物混合均勻，備用；
9、(6)混勻后，進行燒結(jié)，降溫，過篩，除磁，即得。
10、優(yōu)選的，步驟(1)中所述含錳化合物為mno2、mn3o4、mn2o3或mno，所述含鋰化合物為碳酸鋰、lioh或li2o，所述氫氧化物為al(oh)3。
11、優(yōu)選的，步驟(3)中所述含摻雜元素化合物包括含摻雜陽離子元素化合物和含摻雜陰離子元素化合物；所述含摻雜陽離子元素化合物為，含nb、la、ce、mo或ti元素化合物；所述含摻雜陰離子元素化合物為，含f元素化合物。
12、優(yōu)選的，步驟(5)中所述金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋯、氧化鈮、氧化鑭、氧化鋁、氧化鈰中的任一種或兩種及以上。
13、優(yōu)選的，步驟(3)中所述含摻雜陽離子元素化合物為，含nb或mo元素化合物。
14、優(yōu)選的，步驟(5)中所述金屬氧化物為雙金屬氧化物包覆，金屬氧化物為氧化鑭和氧化鋯、或氧化鑭和氧化鈮、或氧化鑭和氧化鎂；金屬氧化物中兩種金屬氧化物的質(zhì)量比為1：1。
15、優(yōu)選的，步驟(1)中以含鋰化合物中l(wèi)i元素計、以含錳化合物中mn元素計，以氫氧化物中金屬元素m計，li：mn：m元素的摩爾比為(1-1.2)：(1.75-1.96)：(0.01-0.1)。
16、優(yōu)選的，步驟(3)中，以含鋰化合物中l(wèi)i元素計，以含摻雜陽離子元素化合物中摻雜陽離子元素a計，li元素與a元素的摩爾比為(1-1.2)：(0.03-0.15)；以含摻雜陰離子元素化合物中摻雜陰離子元素b計，li元素與b元素的摩爾比為(1-1.2)：(0.03-0.15)。
17、優(yōu)選的，步驟(5)混合物中，以質(zhì)量百分比計，金屬氧化物為混合物質(zhì)量的0.5％-5％。
18、優(yōu)選的，步驟(5)混合物中，以質(zhì)量百分比計，金屬氧化物為混合物質(zhì)量的1％-4％。
19、優(yōu)選的，步驟(1)混合時的速度為600-1000rpm，混合時間為30min；
20、步驟(2)燒結(jié)溫度為400-600℃，燒結(jié)時間為6-8h；
21、步驟(3)混合時的速度為600-800rpm，混合時間為15min；
22、步驟(4)燒結(jié)溫度為650-800℃，燒結(jié)時間為10-16h；
23、步驟(5)混合時的速度為600-800rpm，混合時間為20min；
24、步驟(6)燒結(jié)溫度為500-600℃，燒結(jié)時間為6-10h。
25、優(yōu)選的，步驟(2)燒結(jié)溫度為480-550℃，燒結(jié)時間為6-8h；燒結(jié)時的升溫速率為2℃/min；
26、步驟(4)燒結(jié)溫度為650-750℃，燒結(jié)時間為12-16h；燒結(jié)時的升溫速率為3℃/min；
27、步驟(6)燒結(jié)溫度為550-600℃，燒結(jié)時間為6-8h；燒結(jié)時的升溫速率2℃/min。
28、本專利技術(shù)提供一種包覆改性錳酸鋰正極材料，所述包覆改性錳酸鋰正極材料由所述的制備方法制備得到。
29、本專利技術(shù)提供一種所述的包覆改性錳酸鋰正極材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。
30、有益效果：
31、本專利技術(shù)通過低共融和摻雜過渡元素的方法，可以有效改善錳酸鋰固相燒結(jié)后粒徑分布，減少微小顆粒產(chǎn)生；而摻雜過渡元素可以改變錳酸鋰晶格形貌，從而降低高暴露晶面比例，降低晶粒與電解液的接觸面，減少錳的溶解，提高錳酸鋰材料的循環(huán)性能(如圖1，晶體為類球形，降低晶面可接觸面積)。本專利技術(shù)通過多金屬氧化物共同包覆，以阻隔材料與電解液的直接接觸，進一步減少mn在電解液中的溶解，提高錳酸鋰正極材料的高溫循環(huán)性能。
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1.一種包覆改性錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述含錳化合物為MnO2、Mn3O4、Mn2O3或MnO，所述含鋰化合物為碳酸鋰、LiOH或Li2O，所述氫氧化物為Al(OH)3。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述含摻雜元素化合物包括含摻雜陽離子元素化合物和含摻雜陰離子元素化合物；所述含摻雜陽離子元素化合物為，含Nb、La、Ce、Mo或Ti元素化合物；所述含摻雜陰離子元素化合物為，含F(xiàn)元素化合物；
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述含摻雜陽離子元素化合物為，含Nb或Mo元素化合物；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中以含鋰化合物中Li元素計、以含錳化合物中Mn元素計，以氫氧化物中金屬元素M計，Li：Mn：M元素的摩爾比為(1-1.2)：(1.75-1.96)：(0.01-0.1)；
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)混合物中，以質(zhì)量百分比計，金屬氧化
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)燒結(jié)溫度為480-550℃，燒結(jié)時間為6-8h；燒結(jié)時的升溫速率為2℃/min；
9.一種包覆改性錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述包覆改性錳酸鋰正極材料由權(quán)利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到。
10.如權(quán)利要求9所述的包覆改性錳酸鋰正極材料在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種包覆改性錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述含錳化合物為mno2、mn3o4、mn2o3或mno，所述含鋰化合物為碳酸鋰、lioh或li2o，所述氫氧化物為al(oh)3。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述含摻雜元素化合物包括含摻雜陽離子元素化合物和含摻雜陰離子元素化合物；所述含摻雜陽離子元素化合物為，含nb、la、ce、mo或ti元素化合物；所述含摻雜陰離子元素化合物為，含f元素化合物；
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述含摻雜陽離子元素化合物為，含nb或mo元素化合物；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永鋒，劉澤萍，慕朝陽，侯冬軒，劉慧慧，孫斌，何志鵬，商慧慧，馮艷艷，武嬌嬌，
申請(專利權(quán))人：河南鈉鋰優(yōu)材科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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